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Bewegung von Körpern

Bewegung von Körpern

Dieser Artikel dreht sich um die Bewegung von Körpern. Was es damit auf sich hat, welche Begriffe und Einteilungen für dich wichtig sind und wie du diese in Beispielen anwendest, erfährst du in diesem Artikel. Das Kapitel können wir der Mechanik und damit dem Fach Physik zuordnen.

  • Einteilung der Mechanik
  • Was ist ein Körper?
  • Modell Massenpunkt und starrer Körper
  • Was ist eine Bewegung?
  • Einteilung von Bewegungen nach Dimension, Form und Art
  • Kenngrößen und Beziehungen (Bewegungsgleichungen)
  • Würfe als Überlagerung von Bewegungen
  • Zusammenfassung der wichtigsten Infos

Grundlagen Mechanik

Bevor wir uns näher mit der Frage beschäftigen, was Bewegungen von Körpern sind und welche es dabei überhaupt gibt, wiederholen wir kurz einige Grundlagen zur Mechanik.

Das Themengebiet Mechanik setzt mich ruhenden und bewegten Körpern und den dabei auftretenden Kräften auseinander. Im separaten Kapitel haben wir auch bereits verschiedene Möglichkeiten zur Einteilung der Bereiche in der Mechanik kennengelernt. Wichtig ist dabei die Unterscheidung in der klassischen Mechanik. Dabei lassen sich mehrere Teilgebiete definieren, wie die folgende Abbildung zeigt.

Abbildung 1: Einteilung Klassische Mechanik
Die Einteilung in die verschiedenen Themenbereiche erfolgt anhand von Bewegungen und den wirkenden Kräften. So beschäftigt sich die sogenannte Kinematik mit mechanischen Bewegungen ohne die Berücksichtigung von einwirkenden Kräften. Sie setzt sich somit mit den reinen Bewegungen eines Körpers auseinander. Im Gegensatz dazu steht das Teilgebiet der Dynamik. Hierbei werden die einwirkenden Kräfte berücksichtigt, weshalb sie auch als Lehre von Kräften betitelt wird. Dabei kann zusätzlich noch zwischen Kräften auf ruhende Körper (Statik) und Kräfte als Ursache für Bewegungen (Kinetik) unterschieden werden. Wir werden uns nachfolgend auf das Teilgebiet der Kinematik, also der Lehre von Bewegungen, beschränken.

Bewegung von Körpern - Was hat es damit auf sich?

Das Themengebiet der Kinematik setzt sich also mit Bewegungen von Körpern auseinander. Aber was genau ist denn überhaupt ein Körper und wie ist eine Bewegung definiert?

Körper

Damit wir den Körper als physikalisches Objekt für Bewegungen nutzen und verstehen können, müssen wir zunächst klären, um was genau es sich denn bei einem Körper handelt. Wir haben diesen Begriff bereits im Kapitel grundlegende Größen und Eigenschaften von Körpern und Stoffen kennengelernt.

Ein Körper ist demnach eine Objekt, dass einen Raum einnimmt, aus einem oder mehreren Stoffen besteht und eine Masse besitzt.

Die nachfolgende Abbildung zeigt dabei ein Beispiel eines festen Körpers.

Abbildung 2: Aluminiumwürfel als Körper

Der Körper "Aluminiumwürfel" spannt einen dreidimensionalen Raum auf, das sogenannte Volumen. Er besteht aus dem Stoff Aluminium, was mit der charakteristischen Stoffkonstante, der Dichte, einen Wert von 2,70 g/cm³ besitzt. Die Dichte beschreibt dabei die Masse pro Volumeneinheit. Aus den Abmessungen und dem Stoff ergibt sich dann eine bestimmte Masse für den gezeigten Würfel. In der Kinematik, also der Lehre von Bewegungen, spielen die Komponenten Volumen, Stoff und Masse aber nicht immer eine Rolle. In manchen Fällen kann es demnach sinnvoll sein, die Modelle des Massenpunkts und des starren Körpers zu verwenden. Diese haben wir bereits im Kapitel grundlegende Größen und Eigenschaften von Körpern und Stoffen angesprochen.

Massenpunkt und starrer Körper

Zur Beschreibung von Bewegungen dienen die Modelle Massenpunkt und starrer Körper als Vereinfachung der komplexen Vorgänge, je nachdem, ob die Abmaße des Körpers eine Rolle spielen oder nicht.

Massenpunkt:

In der Physik wird ein Massenpunkt oder auch eine Punktmasse als idealisiertes Modell eines Körpers angenommen. Dabei wird die gesamte Masse des Körpers in einem einzigen Punkt (meist dem Schwerpunkt) zusammengefasst. So werden die Abmessungen außer Acht gelassen und die reine Bewegung betrachtet. Abbildung 3 zeigt dabei die Vereinfachung des Beispiels unseres Aluminiumwürfels.

Abbildung 3: Aluminiumwürfel als Massenpunkt

Starrer Körper:

Eine weitere Idealisierung stellt das Modell des starren Körpers dar. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich der Körper nicht durch äußere Kräfte verformen lässt. Er behält seine Form und dehnt sich weder aus, noch wird er komprimiert. So besitzen zwei beliebige Punkte A und B des Körpers immer den gleichen Abstand zueinander.

Abbildung 4: Würfel als starrer Körper

Wann wir die Modelle des Massenpunkts und des starren Körpers bei Bewegungen anwenden, zeigen wir im weiteren Verlauf.

Wir wissen damit was ein Körper ist und welche Vereinfachungen bei realen Körpern angewandt werden können. Aber was genau ist denn nun eine Bewegung?

Bewegung

Die kinematischen Vorgänge beschäftigen sich mit mechanischen Bewegungen. Sie begegnen uns tagtäglich, wir führen sie selbst aus und sehen sie sogar. Zur physikalischen Beschreibung ist aber zunächst ein Bezugssystem notwendig. Verändert der Körper seinen Ort oder seine Lage gegenüber dem Bezugssystem, so führt er eine Bewegung aus. Zur Veranschaulichung ziehen wir dazu wieder unseren Würfel heran.

Abbildung 5: Würfel in Bewegung

Dieser bewegt sich auf einem Untergrund von einem Ort zu einem anderen Ort, er verändert somit seine Position auf dem Untergrund. Ohne den Untergrund als Bezugssystem könnte die Bewegung des Würfels nicht angegeben werden. Wir benötigen daher einen Körper zusammen mit einem Bezugssystem, um Bewegungen ausreichen beschreiben zu können. Wodurch in unserem Beispiel die Bewegung des Würfels ausgelöst wurde, ist in der Kinematik nicht relevant, sondern wird im separaten Teilgebiet der Dynamik betrachtet.

Wir wissen damit bereits was es mit den Begriffen Körper und Bewegung auf sich hat. Doch wie kann sich ein Körper denn bewegen?

Einteilung der Bewegungen

Bewegungen von Körpern lassen sich in der Physik anhand verschiedener Faktoren einteilen: Dimension, Form und Art. Wie wir nachfolgend sehen werden, sind die Einteilungen dabei eng miteinander verknüpft.

Bewegungsdimensionen

Unser Beispiel des Aluminiumwürfels zeigt eine Bewegung des Körpers von einer Position zu einer anderen Position auf dem Untergrund. Er hat seine Lage demnach nur in horizontaler Richtung verändert. Eine Bewegung kann aber ebenfalls in andere Richtungen verlaufen. Dabei können wir die drei Dimensionen eines Koordinatensystems als Bezug heranziehen.

Abbildung 6: Dimensionen der Bewegung

Für die eindimensionale Bewegung sind die Koordinaten in horizontaler Richtung ausreichend, um die Positionsveränderung vollständig zu beschreiben. Bewegungen in mehreren Dimensionen der Fläche und des Raums benötigen jeweils zwei bzw. drei Koordinaten zur korrekten Definition der Lage des Körpers. Hierbei wird auf die mathematischen Kenntnisse der Vektoren und der Vektorzerlegung zurückgegriffen.

Bewegungsformen

Zusätzlich zu den Dimensionen lassen sich die Bewegungen in verschiedene Bewegungsformen einteilen. Diese Unterteilung erfolgt nach ihrem räumlichen Verlauf: ihrer Bahnform. Die Bahn beschreibt dabei, in welcher Form der Körper die Bewegung zurücklegt.

Abbildung 7: Bewegungsformen

Bei einer geradlinigen Bewegung bewegt sich der Körper auf einer Geraden. Sie ist demnach eine translatorische oder lineare Bewegung. In diesem Fall wird zudem auch das Modell des Massenpunkts verwendet, da die Abmessungen für die translatorische Bewegung nicht relevant sind. Im Gegensatz dazu steht die Rotation. Dabei führt der Körper eine Bewegung auf einer kreisförmigen Bahn aus. Hier bedient sich das Teilgebiet der Kinematik oft des Modells des starren Körpers, da angenommen wird, dass sich der Körper während der Bewegung nicht verformt. Als dritte Bewegungsform wird noch die Schwingung aufgeführt. Der Körper bewegt sich bei einer Schwingung immer zwischen zwei Umkehrpunkten auf der gleichen Bahnform hin und her. Bekannte Beispiele für eine periodische (wiederkehrende) Bewegung sind das Schaukeln mit einer Schaukel oder ein Pendel.

Bewegungsarten

Neben den Bewegungsformen lassen sich Bewegungen auch in verschiedenen Arten von Bewegungen einteilen. Hierbei werden die kinematischen Vorgänge nach ihrem zeitlichen Verlauf unterschieden. Die Bedingungen für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Körpers sind hierbei zu beachten. Falls dir die Begriffe Zeit, Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung nicht mehr geläufig sind, lies einfach im entsprechenden Kapitel noch einmal nach.

Abbildung 8: Bewegungsarten

Kennzeichnend für eine gleichförmige Bewegung ist die konstante Geschwindigkeit des Körpers. Er wird während des gesamten Vorgangs weder schneller noch langsamer. Dadurch verändert sich seine Geschwindigkeit während der Bewegung nicht, was zur Folge hat, dass bei gleichförmigen Bewegungen die Beschleunigung gleich null ist.

Im Gegensatz dazu steht die ungleichförmige Bewegung eines Körpers. Durch die Geschwindigkeitsänderung des Körpers ist diese nicht mehr konstant, wodurch eine Beschleunigung herrschen muss. Im Falle der gleichmäßig beschleunigten Bewegung ist diese Beschleunigung wiederum konstant. Körper, die sich ungleichmäßig beschleunigt bewegen, haben weder eine konstante Geschwindigkeit, noch eine konstante Beschleunigung und sind im Allgemeinen nur mit Differentialgleichungen zu lösen. Daher beschränken sich die Aufgaben in der Physik in der schulischen Laufbahn meist auf folgende Bewegungsarten:

  • gleichförmige Bewegung
  • gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Die Einteilung von Bewegungen hätten wir damit bereits kennengelernt. In der Mechanik ist es von Bedeutung, die kinematischen Vorgänge anhand von verschiedenen Größen und Gleichungen zu beschreiben.

Bewegungsgleichungen

Im Kapitel grundlegende Größen und Eigenschaften von Körpern und Stoffen hast du bereits die wichtigsten Größen zur Beschreibung einer Bewegung kennengelernt:

  • Zeit
  • Ort
  • Geschwindigkeit
  • Beschleunigung

Diese stehen in engem Zusammenhang zueinander. In verschiedenen Diagrammen werden die Beziehungen der Kenngrößen veranschaulicht. Die nachfolgende Abbildung stellt dabei schematisch die typischen Diagramme mit unabhängigen Beispielen dar.

Abbildung 9: Zeitabhängige Diagramme

So zeigt beispielweise das Weg-Zeit-Diagramm in Beispiel 1 an, welche Strecke nach welcher Zeit zurückgelegt wurde. Die x-Achse ist dabei die Zeitachse mit zugehöriger Einheit.

Wie dir bereits aus der Mathematik bekannt sein sollte, können die Graphen in Diagrammen anhand verschiedener Gleichungen beschrieben werden. Dafür betrachten wir das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm im Beispiel 2 und stellen nach den bekannten Regeln die Gleichung für den Graphen auf.

Beispiel 2 (Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm):

Allgemeine Geradengleichung aus der Mathematik:

In unserem Beispiel:

  • y-Achse
  • x-Achse
  • y-Achsenabschnitt
  • Steigung

Das Beispiel zeigt, dass anhand der Bewegungsgleichung des Graphen für jeden beliebigen Zeitpunkt t die zugehörige Geschwindigkeit berechnet werden kann. Dies ist nicht nur für die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Zeit möglich, sondern ebenso für alle anderen gezeigten Beispiele und weitere Zusammenhänge. Sie lassen sich jeweils graphisch, als auch mithilfe von Gleichungen charakterisieren.

Die Beschreibung einer Bewegung mithilfe der Kenngrößen und deren Zusammenhänge spielen in der Mechanik eine wichtige Rolle. Jede Bewegung lässt sich somit eindeutig definieren. Mehr zu den Bewegungsgleichungen der einzelnen Bewegungen findest du in den jeweiligen separaten Kapiteln.

In diesem Zuge ist in der Lehre von Bewegungen noch eine weiteres Teilgebiet zu betrachten, worauf wir nachfolgend kurz eingehen.

Überlagerung von Bewegungen

Wie bereits zuvor erwähnt, werden in der Physik hauptsächlich gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegungen behandelt. In den jeweiligen Kapiteln werden diese kinematischen Vorgänge immer als einzelne Bewegung angesehen. Es gibt jedoch Fälle, in denen sich mehrere Teilbewegungen zu einer Gesamtbewegung zusammensetzen. Dies ist aufgrund des sogenannten Superpositionsprinzips oder Unabhängigkeitsprinzips möglich. Es besagt, dass sich Teilbewegungen dabei ungestört überlagern können, wenn sie sich gegenseitig nicht beeinflussen. Dabei sind besonders zwei Überlagerungen von Bedeutung, worauf wir nachfolgend noch kurz eingehen werden.

Überlagerung zweier gleichförmiger Bewegungen

Gleichförmige Bewegungen sind durch eine konstante Geschwindigkeit (Betrag und Richtung) gekennzeichnet. Dabei können sich mehrere gleichförmige Teilbewegungen in verschiedenen Richtungen überlagen. Eine Übersicht der möglichen Überlagerungen zeigt die nachfolgende Abbildung 9.

Abbildung 10: Überlagerung

Das Zusammensetzen der einzelnen Teilbewegungen ergibt immer eine resultierende Bewegung, egal in welchen Richtungen sie zueinander stehen. Mehr Informationen und Berechnungsbeispiele zu den Überlagerungen findest du in den einzelnen Kapiteln.

Überlagerung von gleichförmiger und gleichmäßig beschleunigter Bewegung

Eine weitere Möglichkeit der Überlagerung von Bewegungen ist die Zusammensetzung aus einer gleichförmigen und einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung. Diese zusammengesetzte Bewegungen finden sich in allen Arten von Wurfbewegungen wieder. Sie alle haben die Gemeinsamkeit, dass der geworfene Körper in vertikaler Richtung durch die Fallbeschleunigung beschleunigt wird. Somit stellt die Fallbewegung die gleichmäßig beschleunigte Bewegung dar. Würden wir diese Erdanziehung außer Acht lassen, so bewegt sich ein Körper immer weiter in die geworfene Richtung fort. Eingeteilt werden können Würfe in mehrere Wurfbewegungen:

  • Waagrechter Wurf
  • Senkrechter Wurf
  • Schräger Wurf

Ausschlaggebend für die Unterteilung ist dabei die Abwurfrichtung und die damit verbundene Anfangsgeschwindigkeit des Körpers. Die möglichen Varianten zeigt die nachfolgende Abbildung.

Abbildung 11: Wurfbewegungen

Möchtest du mehr über die verschiedenen Würfe und Überlagerungen von Bewegungen wissen, so lies einfach in den entsprechenden Kapitel nach.

Bewegung von Körpern - Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die klassische Mechanik kann in zwei große Teilgebiete eingeteilt werden:
    • Kinematik (Lehre der Bewegungen)
    • Dynamik (Lehre der Kräfte)
  • Körper sind Objekte, die einen Raum einnehmen, aus einem oder mehreren Stoffen bestehen und eine Masse besitzen.
  • Die Dichte ist dabei eine charakteristische Stoffkonstante.
  • Als Massenpunkt oder Punktmasse wird ein idealisiertes Modell eines Körpers betrachtet, bei dem sich die gesamte Masse des Körpers in einem einzigen Punkt (Schwerpunkt) vereinigt.
  • Bei starren Körpern wird vereinfacht angenommen, dass sich der Körper nicht verformen lässt, auch nicht durch äußere Kräfte.
  • Verändert ein Körper seine Position in einem Bezugssystem, so führt er eine Bewegung aus.
  • Bewegungen können in mehreren Dimensionen statt finden:
    • Eindimensional (Strecke)
    • Zweidimensional (Fläche)
    • Dreidimensional (Raum)
  • Bewegungen unterscheiden sich nach ihrem räumlichen Verlauf in Bewegungsformen:
  • Der zeitliche Verlauf der Bewegungen ergibt folgende Bewegungsarten:
  • Die verschiedenen Bewegungen lassen sich mithilfe von Bewegungsgleichungen eindeutig beschreiben.
  • Aufgrund des Superpositionsprinzips oder Unabhängigkeitsprinzips lassen sich Teilbewegungen zu einer resultierenden Bewegung überlagern.
  • Bei Überlagerung von Bewegungen werden meist folgende Überlagerungen betrachtet:
    • Zweier gleichförmiger Bewegungen
    • Gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegung
  • Die Überlagerung von gleichförmiger und gleichmäßig beschleunigter Bewegung findet vor allem bei Wurfbewegungen Anwendung.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Bewegung von Körpern

Es wird zwischen folgenden Bewegungsarten unterschieden:

  • Gleichförmige Bewegung
  • Ungleichförmige Bewegung
    • Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
    • Ungleichmäßig beschleunigte Bewegung

Bewegungsfunktionen beschreiben eine Bewegung und stellen den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Bewegungskenngrößen dar.

Die beiden Bewegungen unterscheiden sich anhand ihrer konstanten Bewegungsgrößen. Ein Körper bewegt sich bei einer gleichförmigen Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit. Im Gegensatz dazu steht die gleichmäßig beschleunigte Bewegung, die mit einer konstanten Beschleunigung des Körpers gekennzeichnet ist.

Eine Bewegung wird in der Physik als kinematischer Vorgang bezeichnet, bei dem ein Körper mit der Zeit eine Ortsveränderung zu seinem Bezugspunkt vollzieht. Anhand der Kenngrößen Zeit, Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung lassen sich die Bewegungen beschreiben.

Finales Bewegung von Körpern Quiz

Frage

Erkläre, was gelten sollte, damit Du eine reelle Bewegung aus dem Alltag als gleichförmige Bewegung betrachten kannst.

Antwort anzeigen

Antwort

Wenn Du die Bewegung mithilfe einer genauen Durchschnittsgeschwindigkeit beschreiben kannst, dann kannst Du für die Bewegung die Regeln der gleichförmigen Bewegung anwenden.

Frage anzeigen

Frage

Berechne die Gesamtstrecke \(s\), wenn sich ein Körper \(t=4 \, \mathrm{s}\) lang mit einer Geschwindigkeit von \(v=9 \, \mathrm{\frac{m}{s}}\) bewegt und er zuvor schon \(s_0 = 14 \, \mathrm{m}\) zurückgelegt hat.

Antwort anzeigen

Antwort

\[s=50 \, \mathrm{m}\]

Frage anzeigen

Frage

Berechne die Zeit \(t\) in der Einheit Minuten, die Du benötigst, um eine Strecke \(s=1 \, \mathrm{km}\) bei normaler Gehgeschwindigkeit \(v=5 \, \mathrm{\frac{km}{h}}\) zu gehen.

Antwort anzeigen

Antwort

\[t=12 \, \mathrm{min}\]

Frage anzeigen

Frage

Gib die Formel des Weg-Zeit-Gesetzes einer gleichförmigen Bewegung mit und ohne Anfangsbedingung an.

Antwort anzeigen

Antwort

Mit Anfangsbedingung \(s_0\):

\[s=s_0 + v \cdot t\]

Ohne Anfangsbedingung \(s_0=0\):

\[s=v \cdot t\]

Frage anzeigen

Frage

Eine gleichförmige Bewegung erfolgt anfangs mit der Geschwindigkeit \(v_0\).

Entscheide, wie groß die Geschwindigkeit \(v_1\) zu einem späteren Zeitpunkt ist.

Antwort anzeigen

Antwort

\(v_1=v_0\)

Frage anzeigen

Frage

Entscheide, wie groß die zurückgelegten Wegstücke sind, wenn Du immer gleiche Zeiträume der gleichen gleichförmigen Bewegung betrachtest.

Antwort anzeigen

Antwort

zurückgelegte Wegstücke stets gleich

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Unterschied zwischen der gleichförmigen und der gleichmäßigen Bewegung. 

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der gleichförmigen Bewegung bleibt die Geschwindigkeit und ihre Richtung stets konstant. Eine gleichmäßige Bewegung bedeutet, dass sich die Geschwindigkeit und/oder ihre Richtung konstant verändert.

Frage anzeigen

Frage

Gib an, wie groß die Beschleunigung einer gleichförmigen Bewegung ist.

Antwort anzeigen

Antwort

null

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, wie sich die Geschwindigkeit bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung verändert.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Geschwindigkeit nimmt gleichmäßig um denselben Wert zu.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, wie sich die Beschleunigung bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung verhält.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Beschleunigung eines Körpers bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung ist konstant.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Begriff Beschleunigung.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Beschleunigung eines Körpers ist die Geschwindigkeitsänderung pro Zeit. Die Einheit der Beschleunigung ist \(\mathrm{\frac{m}{s^2}}\).

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den mathematischen Unterschied zwischen einer positiven und negativen Beschleunigung.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine positive Beschleunigung hat ein positives Vorzeichen und ist somit größer 0. Eine negative Beschleunigung hat ein negatives Vorzeichen und ist somit kleiner 0.

Frage anzeigen

Frage

Gib an, wie sich die Geschwindigkeit bei einer gleichförmigen Bewegung verhält.

Antwort anzeigen

Antwort

konstant

Frage anzeigen

Frage

Nenne, mit welcher Formel Du die Geschwindigkeit für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung berechnen kannst.

Antwort anzeigen

Antwort

\(v=a_0\cdot t\)

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Formel, mit der Du die Strecke für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit Anfangsweg berechnen kannst.

Antwort anzeigen

Antwort

\(s=\frac{1}{2}\cdot a_0\cdot t^2+v_0\cdot t+s_0\)

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Formel, mit der Du die Geschwindigkeit für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit Anfangsgeschwindigkeit berechnen kannst.

Antwort anzeigen

Antwort

\(v=a_0\cdot t+v_0\)

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, welchen Einfluss Anfangsbedingungen auf ein a-t-Diagramm einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung haben.

Antwort anzeigen

Antwort

Anfangsbedingungen haben hierbei keinen Einfluss auf das Diagramm. Die Beschleunigung ist stets konstant.

Frage anzeigen

Frage

Nenne, welche Anfangsbedingungen eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung beeinflussen können.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung kann mit einer Anfangsstrecke und einer Anfangsgeschwindigkeit beeinflusst werden.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, welche Beschleunigung bei einem bremsenden Auto vorliegt.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein bremsendes Auto hat eine negative Beschleunigung.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Unterschied zwischen einer gleichförmigen Bewegung und einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung.

Antwort anzeigen

Antwort

Bei einer gleichförmigen Bewegung ist die Geschwindigkeit des Körpers konstant und die Beschleunigung 0.

\begin{align}v&=\text{konstant}\\a&=0\end{align}

Bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung verändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers und die Beschleunigung ist konstant.

\[a=\text{konstant}=a_0\]

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Formel, mit der Du die Beschleunigung eines Körpers für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung berechnen kannst.

Antwort anzeigen

Antwort

\(a_0=\frac{v}{t}\)

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, warum eine gleichförmige Kreisbewegung keine gleichförmige Bewegung ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der gleichförmigen Bewegung herrscht keine Beschleunigung.

Bei der gleichförmigen Kreisbewegung gibt es aber eine Beschleunigung in die Kreismitte, die den Körper auf der Kreisbahn hält.

Frage anzeigen

Frage

Berechne die Bahngeschwindigkeit \(v\), wenn sich ein Körper gleichförmig im Kreis des Radius \(r=8 \, \mathrm{m}\) bewegt und für einen Umlauf \(T=9 \, \mathrm{s}\) benötigt.

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Antwort

\[v = 5{,}6 \, \mathrm{\frac{m}{s}}\]

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Frage

Gib an, wie sich die physikalischen Größen bei einer gleichförmigen Kreisbewegung verhalten.

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Antwort

Stets konstant.

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Frage

Gib an, wie groß die Frequenz einer gleichförmigen Kreisbewegung ist, wenn ein kompletter Umlauf genau \(0{,}2 \, \mathrm{s}\) dauert.

Antwort anzeigen

Antwort

\[5 \, \mathrm{Hz}\]

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Frage

Wähle den Namen der physikalischen Größe, die die Dauer eines kompletten Umlaufs einer gleichförmigen Kreisbewegung wiedergibt.

Antwort anzeigen

Antwort

Umlaufzeit

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Frage

Gib den Namen der Größe an, die die Anzahl der Umläufe einer gleichförmigen Kreisbewegung pro Sekunde wiedergibt.

Antwort anzeigen

Antwort

Frequenz

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Frage

Wähle aus, wie groß die Winkelgeschwindigkeit ist, wenn innerhalb einer Sekunde eine Viertelumdrehung geschafft wird.

Antwort anzeigen

Antwort

\[\frac{90^\circ}{s}\]

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Frage

Nenne die Geschwindigkeit, die den überstrichenen Winkel in einer gewissen Zeit angibt.

Antwort anzeigen

Antwort

Winkelgeschwindigkeit

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Beschleunigung bei der gleichförmigen Kreisbewegung.

Antwort anzeigen

Antwort

Radialbeschleunigung

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, warum es bei einer gleichförmigen Kreisbewegung, bei der die Geschwindigkeit gleich bleibt, trotzdem eine Beschleunigung gibt.

Antwort anzeigen

Antwort

Damit der bewegte Körper auf der Kreisbahn bleibt, muss dieser ständig zum Kreismittelpunkt hin beschleunigt werden.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, ab wann eine Bewegung eine gleichförmige Kreisbewegung ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine gleichförmige Kreisbewegung ist eine Kreisbewegung, bei der der Betrag der Geschwindigkeit stets gleich bleibt.

Frage anzeigen

Frage

Welche Besonderheit bei der Bewegung weisen mechanische Würfe auf?

Antwort anzeigen

Antwort

Mechanische Würfe sind Überlagerungen von Teilbewegungen.

Frage anzeigen

Frage

Welche Unterscheidung kann bei einem senkrechten Wurf hinsichtlich der Richtung gemacht werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Der senkrechte Wurf kann unterschieden werden in:

  • Senkrechter Wurf nach oben
  • Senkrechter Wurf nach unten

Frage anzeigen

Frage

Welche Teilbewegungen werden bei einem senkrechten Wurf überlagert?

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Antwort

Die Teilbewegungen eines senkrechten Wurfs sind die gleichförmige Bewegung und der freie Fall.

Frage anzeigen

Frage

Was sorgt bei einem senkrechten Wurf dafür, dass der Körper wieder Richtung Boden zurückkommt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Erdanziehung sorgt dafür, dass der Körper bei einem senkrechten Wurf wieder zurückkommt.

Frage anzeigen

Frage

Welche Bewegungsform kann dem freien Fall zugeteilt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung.

Frage anzeigen

Frage

Was lässt sich über den senkrechten Wurf nach unten über die Bewegung sagen?

Antwort anzeigen

Antwort

Der senkrechte Wurf nach unten ist ein freier Fall mit Anfangsgeschwindigkeit.

Frage anzeigen

Frage

Was ist bei der Berechnung eines senkrechten Wurfs zu beachten?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Berechnung eines senkrechten Wurfs ist die Orientierung der Achse zu beachten. Sie kann nach oben oder nach unten gerichtet sein.

Frage anzeigen

Frage

Welche Besonderheit gilt für die Geschwindigkeit im Umkehrpunkt bei einem senkrechten Wurf nach oben?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Geschwindigkeit des Körpers im Umkehrpunkt bei einem senkrechten Wurf nach oben ist gleich 0.

Frage anzeigen

Frage

Nenne Bewegungsarten, die bei einem waagrechten Wurf eine Rolle spielen.

Antwort anzeigen

Antwort

Der waagrechte Wurf besteht aus zwei Teibewegungen, die sich überlagern:


  • Gleichförmige Bewegung
  • Gleichmäßig beschleunigte Bewegung (Freier Fall)

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, was die Erdbescheunigung g mit dem waagrechten Wurf zu tun hat.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Erdbeschleunigung g entspricht der Beschleunigung des freien Falls und sorgt dafür, dass der geworfene Ball zu Boden fällt. Der freie Fall ist damit eine Teilbewegung des waagrechten Wurfs in y-Richtung.

Frage anzeigen

Frage

Welche grundsätzlichen mechanischen Bewegungen sind für den schrägen Wurf relevant?

Antwort anzeigen

Antwort

Für den schrägen Wurf werden zwei Teilbewegungen benötigt:

  • gleichförmige Bewegung (x-Richtung)
  • gleichmäßig beschleunigte Bewegung (y-Richtung)

Frage anzeigen

Frage

Was ist über die Geschwindigkeiten in der maximalen Höhe bei einem schrägen Wurf bekannt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Geschwindigkeit in x-Richtung ist bei einem schrägen Wurf immer gleich und ändert sich auch in der maximalen Höhe nicht. Die Geschwindigkeit in y-Richtung ist im Höhepunkt gleich 0.


Frage anzeigen

Frage

Wie kann bei einem schrägen Wurf ohne Anfangshöhe die maximale Wurfweite erreicht werden?

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Antwort

Die maximale Wurfweite kann bei einem schrägen Wurf mit einem Winkel von 45° erreicht werden.

Frage anzeigen

Frage

Unter welchen Abwurfwinkel wäre die Wurfhöhe bei einem schrägen Wurf maximal?

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Antwort

Die maximale Wurfhöhe wird bei einem Wurf mit einem Winkel von 90° erreicht (senkrechter Wurf).

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Frage

Was wird in der Mechanik im Teilgebiet Kinematik behandelt?

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Antwort

Die Kinematik beschäftigt sich mit mechanischen Bewegungen ohne den Einfluss von Kräften zu berücksichtigen.

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Frage

Was ist ein sogenannter Massenpunkt?

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Antwort

Körper werden in der Mechanik teilweise vereinfacht als einzelner Punkt, einem sogenannten Massenpunkt angesehen, dessen Masse und Abmaße für die Beschreibung von Bewegungen vernachlässigt werden können.

Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet es, wenn sich ein Körper in Ruhe befindet?

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Antwort

Ein in Ruhe befindlicher Körper verändert seine Position über einen gewissen Zeitraum in einem Bezugsystem nicht und hat dementsprechend keine Geschwindigkeit.

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Frage

Wann befindet sich ein Körper in Bewegung?

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Antwort

Eine Bewegung des Körpers bedeutet eine Positionsveränderung im entsprechenden Bezugssystem in einem gewissen Zeitraum.

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